pengembangan prototype sistem pendinginan...

Download PENGEMBANGAN PROTOTYPE SISTEM PENDINGINAN lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298386-T30054-Pengembangan... ·…

Post on 25-Mar-2019

213 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

UNIVERSITAS INDONESIA

PENGEMBANGAN PROTOTYPE SISTEM PENDINGINAN KOMPONEN ELEKTRONIK

BERBASIS JET SINTETIK ALIRAN IMPINGING

TESIS

RIKKO DEFRIADI

1006735744

FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

DEPOK JANUARI 2012

Pengembangan prototype..., Rikko Defriadi, FT UI, 2012

UNIVERSITAS INDONESIA

PENGEMBANGAN PROTOTYPE SISTEM PENDINGINAN KOMPONEN ELEKTRONIK

BERBASIS JET SINTETIK ALIRAN IMPINGING

TESIS Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Teknik

RIKKO DEFRIADI

1006735744

FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

DEPOK JANUARI 2012

Pengembangan prototype..., Rikko Defriadi, FT UI, 2012

Pengembangan prototype..., Rikko Defriadi, FT UI, 2012

Pengembangan prototype..., Rikko Defriadi, FT UI, 2012

iv

UCAPAN TERIMA KASIH

Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas

rahmat-Nya, saya dapat menyelesaikan thesis ini. Penulisan thesis ini dilakukan

dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin pada Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Dalam

penulisan thesis ini, saya sangat berterima kasih kepada berbagai pihak atas

bantuan dan bimbingannya karena sangatlah sulit bagi saya untuk menyelesaikan

thesis ini tanpa bantuan dan bimbingan tersebut. Oleh karena itu saya

mengucapkan terima kasih kepada :

1. Dr. Ir. Harinaldi, M.Eng, atas segala waktu, tenaga dan kesabaran dalam

membimbing dan mengarahkan dari awal sampai akhir pembuatan thesis ini.

2. Damora Rhakasywi ST., M.T, Kenfery ST. dan Edward ST.. selaku

mahasiswa S3 dan S1 yang telah memberikan banyak ilmu dan

pengalamannya dalam pembuatan alat pengujian thesis.

3. Orang tua dan keluarga yang telah memberikan doa dan dukungannya kepada

saya untuk tetap semangat.

4. Edward sebagai rekan satu tim yang selalu bersemangat, kreatif dan aktif

untuk mengerjakan thesis ini.

5. Teman teman lab mekanika fluida dan lab pendingin yang banyak

memberikan bantuan, saran dan motivasinya dalam mengerjakan thesis.

6. Serta pihak-pihak yang tidak bisa saya sebutkan satu-persatu

Akhir kata, saya berharap Tuhan Yang Maha Esa berkenan untuk membalas

segala kebaikan semua pihak yang telah membantu. Semoga thesis ini dapat

membawa manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi.

Depok, JANUARI 2012

Penulis

Pengembangan prototype..., Rikko Defriadi, FT UI, 2012

Pengembangan prototype..., Rikko Defriadi, FT UI, 2012

vi

Universitas Indonesia

ABSTRAK

Nama : Rikko Defriadi

Program Studi : Teknik Mesin

Judul : Pengembangan Prototype Sistem Pendinginan Komponen

Mikroelektronik Berbasis Jet Sintetik Aliran Impinging

Sejalan dengan perkembangan peradaban, kehidupan manusia tidak bisa

terlepas dari berbagai peralatan elektronika yang memiliki banyak sekali komponen

seperti: transistor, kapasitor, resistor, dll. Komponen elektronik ini memancarkan

panas sewaktu mereka beroperasi, sehingga untuk mengatasi masalah ini, diperlukan

suatu sistem pendinginan yang efektif. Kebanyakan dari system pendinginan

komponen elektronika yang dipakai sekarang ini berbasis pada fan. Namun sistem ini

semakin tidak memadai dengan perkembangan teknologi elektronika yang semakin

mengarah pada miniaturisasi produk. Sebagai alternatif pengganti sistem berbasis fan

ini, manusia mengembangkan suatu alat yang disebut jet sintetik. Jet sintetik memiliki

dimensi yang relatif kecil, tingkat kebisingan yang lebih kecil, lebih sedikit

memancarkan panas dan yang paling penting jet sintetik memiliki efisiensi

pendinginan yang lebih besar dibanding fan.

Thesis ini membahas hasil penelitian yang dilakukan terhadap 4 prototype

desain original jet sintetik dengan menggunakan kombinasi pendekatan komputasi

dan eksperimen. Tahap komputasional pada penelitian ini dilakukan dengan

menggunakan software CFD Fluent dengan model turbulensi k- SST dengan elemen

meshing Tet/Hybrid tipe Tgrid untuk melihat distribusi aliran pada jet sintetik.

Sedangkan pada tahap eksperimental akan dipelajari karakteristik perpindahan panas

konveksi dengan variasi jenis gelombang sinusoidal, triangle dan square pada

frekuensi 80 Hz, 120 Hz dan160 Hz.

Kata Kunci : Efisiensi, Impinging Jet Sintetik, Gelombang Sinusoidal, Gelombang Triangle, Gelombang Square, CFD Fluent, Model Turbulensi k- SST, Meshing, Laju Perpindahan Panas Konveksi.

Pengembangan prototype..., Rikko Defriadi, FT UI, 2012

vii

Universitas Indonesia

ABSTRACT

Name : Rikko Defriadi

Study Program : Mechanical Engineering

Title : Development of Microelectronic Component Cooling

System Prototype Using Synthetic Jet Impinging Flow

In line with the development of civilization, human life can not be separated

from a various electronic equipment that has many components such as transistors,

capacitors, resistors, etc. These electronic components emits heat when they operate,

an effective cooling system is required in order to overcome this problem. Most of

the electronic component cooling systems used today are based on the fan. But this

system is inadequate to the development of electronics technology that increasingly

lead to the product miniaturization. As an alternative to this fan-based system,

humans developed a device called synthetic jet. Synthetic jets have relatively small

dimensions, smaller noise level, emits less heat and the most important that synthetic

jet has a greater cooling efficiency than fan.

This thesis discusses the results of research conducted on four original

designed synthetic jet prototype using a combination of computational and

experimental approaches. Computational phase was conducted using Fluent CFD

software with k- SST turbulence model with meshing elements of the Tet / Hybrid

type Tgrid to see the flow distribution in the synthetic jet. While the experimental

phase will be studied at the convective heat transfer characteristics with variations in

type of sinusoidal wave, triangle and square at a frequency of 80 Hz, 120 Hz dan160

Hz.

Key Words : Efficiency, Impinging Synthetic Jet, Sinusoidal Wave, Triangle Wave, Square Wave, Fluent CFD, Turbulence Models of k- SST, Meshing, Convective Heat Transfer.

Pengembangan prototype..., Rikko Defriadi, FT UI, 2012

viii

Universitas Indonesia

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ..................................................................................................... i

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ......................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................................... iii

UCAPAN TERIMA KASIH ........................................................................................ iv

LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ..................................... v

ABSTRAK ................................................................................................................... vi

DAFTAR ISI .............................................................................................................. viii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ...................................................................................................... xiv

DAFTAR NOTASI ..................................................................................................... xv

BAB 1. PENDAHULUAN .......................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang .................................................................................................... 1

1.2 Pembatasan Masalah ........................................................................................... 1

1.3 Metodologi .......................................................................................................... 2

1.4 Tujuan Penelitian ................................................................................................. 2

1.5 Sistematika Penulisan .......................................................................................... 3

BAB 2. DASAR TEORI .............................................................................................. 4

2.1 Jet Sintetik ........................................................................................................... 4

2.2 Gelombang .......................................................................................................... 8

2.3 Perpindahan Kalor ............................................................................................. 14

2.3.1 Perpindahan Kalor Konduksi ..................................................................... 14

2.3.2 Perpindahan Kalor Konveksi ...................................................................... 15

2.3.3 Perpindahan Kalor Radiasi ......................................................................... 16